МИНОБРНАУКИ РОССИИ

САНКТ-ПЕТЕРБУРГСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ЭЛЕКТРОТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ

«ЛЭТИ» ИМ. В.И. УЛЬЯНОВА (ЛЕНИНА)

ОТЧЕТ

по лабораторной работе №2 по дисциплине «Системное программирование»

Тема: «Система прерываний ПЭВМ IBM PC/AT»

Студентка гр. 9091 Боброва Н.Ю.

Преподаватель Кораблев Ю.А.

Санкт-Петербург

2024

Цель работы:

1. Изучение принципов программирования контроллера прерываний.

2. Приобретение навыков программирования пользовательских обработчиков прерываний.

Общие сведения:

Для управления аппаратными прерываниями во всех типах ПЭВМ IBM PC используется микросхема программируемого контроллера прерываний Intel 8259. Поскольку в каждый момент времени может поступить не один запрос, микросхема имеет схему приоритетов. Имеется 8 уровней приоритетов, максимальный приоритет соответствует уровню 0. Добавочные 8 уровней ( Уровень 8 - Уровень 15 ) обрабатываются второй микросхемой 8259, этот второй набор уровней имеет приоритет между уровнями 2 и 3. Запросы на прерывания по уровням 0 - 7 соответствуют векторам прерывания от INT 8 до INT 0F. Запросы на прерывания по уровням 8 - 15 обслуживаются векторами INT 70 - INT 77. Исключением из общего правила является аппаратное немаскируемое прерывание NMI которое имеет максимальный приоритет, поскольку запрос, минуя контроллер прерываний, поступает непосредственно на процессор.

Микросхема 8259 имеет три однобайтовых регистра, которые управляют восемью линиями аппаратных прерываний. Регистр запроса на прерывание <IRR> устанавливает соответствующий бит, когда на линии прерывания уровень сигнала изменяется от низкого к высокому. Затем микросхема автоматически проверяет, не обрабатывается ли другое прерывание. При этом она запрашивает информацию регистра обслуживания <ISR>. Дополнительная цепь отвечает за схему приоритетов. Перед вызовом прерывания проверяется регистр маски прерываний <IMR>, чтобы узнать разрешено ли в данный момент прерывание данного уровня.

Если необходимые условия обработки запроса прерывания выполнены, то контроллер 8259 выдает процессору запрос на обработку, процессор завершает выполнение текущей команды и проверяет бит разрешения прерываний в слове состояния процессора. Если этот бит установлен, то процессор сохраняет в стеке текущий физический адрес прерываемой программы, слово состояния процессора и выдает контроллеру разрешение на прерывание.

Получив от процессора разрешение, контроллер выдает на шину данных адрес вектора прерываний. Процессор использует этот адрес, чтобы определить точку входа в программу обработки прерываний. Когда программа обработки прерываний завершается, необходимо командой OSW1/EOI в контроллере 8259 сбросить бит регистра ISR с максимальным приоритетом. В противном случае обработка прерываний для уровня с текущим приоритетом и уровней с более низким приоритетом будет блокирована.

Доступ к внутренним регистрам контроллеров осуществляется через порты 20h, 21h для главного контроллера и A0h, A1h - для подчиненного. Формат команды обращения показан на рис. 5.6. На этапе начального пуска программой BIOS выполняется инициализация контроллера прерывания. В процессе инициализации устанавливаются значения векторов прерываний и дисциплина обслуживания приоритетных уровней.

В лабораторной работе используется аппаратное прерывание INT 8 от микросхемы таймера. Стандартный обработчик данного прерывания поддерживает системные часы операционной системы MS DOS, контролирует длительность паузы при выполнении операций с гибким диском, а также вызывает программное прерывание INT 1C, предназначенное для подключения обработчиков прерываний разработанных пользователем.

Вектора прерываний, используемые операционной системой, образуют таблицу векторов и располагаются в начальной области оперативной памяти, начиная с нулевого физического адреса. Таблица векторов занимает 1К оперативной памяти и содержит 256 векторов. На каждый вектор отводится четыре байта.